论文部分内容阅读
电力电子变压器(PET)是一种随着电力电子器件发展而发展起来的新型电力变压器,除可以实现传统变压器的电压等级变换外,还可以实现潮流控制、无功补偿、电能质量调节等功能。基于双向多端口电力电子变压器构建的交直流混合系统中,各分布式可再生能源可以由多个不同电压等级接入,实现交直流系统的灵活组网。多端口电力电子变压器同时含有多个交流端口和直流端口,且相互之间耦合较强,对各端口间进行合理的协调控制是非常重要的。与混合微网功率控制相比,由多台多端口 PET构成的交直流混合网络中,PET端口数量大大增加,端口运行工况更加复杂,端口功率控制更加困难,端口运行策略组合更加多样。另一方面,随着系统可再生能源渗透率的不断提高,由于可再生能源的波动,PET同一端口在不同情况下可能需要运行于不同控制模式,此时,各端口控制模式的选择无疑会更加复杂,运行策略组合无疑更加多样。如何合理选择PET各端口的运行控制策略组合,在保证系统运行安全性的同时,提高系统的经济性,是当前急需解决的问题。现有换流站控制策略组合方法中,直流侧控制策略如主从控制、电压裕度控制、下垂控制等应用较为成熟,但各有一定的弊端,难以实现端口控制模式的随意切换,可能出现稳定性问题;另一方面,在处理换流站交流侧时现有方法多简单等效为PQ或者PV节点,没有考虑交直流混合系统中交流系统和直流系统的相互影响带来的交流系统频率响应问题。针对以上问题,本文提出了适用于PET交直流端口控制的广义交直流下垂控制方法,同时对PET交流端口和直流端口进行协调控制。更重要的是,该方法将传统控制方式的模式切换问题转换成了系数调整问题,能够同时实现PET交直流端口的各种不同的控制方式,且易于实现各端口运行控制策略的优化组合,保证系统的安全性与经济性。为得到PET各端口运行策略的优化组合方案,本文在采用广义交直流下垂控制方法对PET各端口进行控制的基础上,采用鲁棒优化的方法处理可再生能源的波动问题,搭建了考虑PET控制策略的长时间尺度鲁棒优化模型,并采用分层优化的方法将含不确定量的鲁棒优化模型转换为确定性的双层优化模型进行了求解,得到电力电子变压器各端口广义交直流下垂系数的优化组合,进而得到其运行控制策略的优化组合方案。由以上方法求解得到的PET端口运行策略的优化组合方案适用于可再生能源大量接入的情况,且在极端场景下仍适用。随后,本文搭建了由两台四端口电力电子变压器连接的交直流混合系统进行仿真分析,并调用matlab中的ipopt工具箱对所搭建的模型进行了求解,仿真结果证明了本文所提模型及运行策略组合方案的有效性和可行性。为使所提基于广义交直流下垂控制的电力电子变压器运行策略优化组合方法更加直观通用,本文借助matlab gui功能模块设计了电力电子变压器运行策略优化组合样机软件,在前期样机功能需求分析及接口设计确定后,设计了样机的相应运行界面,包括样机首页、样机运行主界面及主界面各个子模块的附加界面等。对样机各模块进行合理设置后,编写相应程序并进行连接实现整个样机的运行分析功能,并采用第三章算例系统的数据对样机功能进行了验证,最终运行结果证明了所设计的电力电子变压器运行策略样机软件的可行性与有效性。